DE3046681C2

DE3046681C2 -

Info

Publication number: DE3046681C2
Application number: DE3046681A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dieter 5300 Bonn De Funke; Lodewijk-Jozef Kerkrade-West Nl Herpers
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1979-12-12
Filing date: 1980-12-11
Publication date: 1991-08-29
Also published as: FR2471791A1; EP0033418A1; DE3046681A1; EP0033418B1; US4284082A; FR2471791B1

Description

Die Erfindung betrifft einen synchronen Herzschrittmacher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, der als externes oder implantierbares Gerät ausgebildet werden kann.The invention relates to a synchronous pacemaker according to the preamble of claim 1, the as an external or implantable device can be trained.

Es ist bekannt (US-PS 30 57 356), für eine ungefährliche, schmerzlose Langzeitanregung des Herzens bei niedrigen Leistungspegeln dadurch zu sorgen, daß ein kleiner, vollständig implantierter, transistorisierter, batteriebetriebener Impulsgenerator verwendet wird, der über eine flexible Leitung angeschlossen wird, die eine mit Herzgewebe unmittelbar in Kontakt stehende Elektrode trägt. Die meisten Schrittmacher weisen eine Reizstromimpulsschaltung und eine Meßschaltung auf, die beide aus der Batterie Strom entnehmen. Bei Vorhandensein eines vollständigen Herzblocks kann ein asynchroner Herzschrittmacher vorgesehen werden, der nur eine Reizstromimpulsschaltung hat. In den meisten Fällen werden jedoch mit der Meßschaltung ausgestattete getriggerte oder gesperrte Impulsgeneratoren verwendet, die mit dem natürlichen Herzschlag nicht in Konkurrenz treten. Diese Schrittmacher beherrschen den einschlägigen Markt. Die synchronen oder getriggerten Bedarfsschrittmacher eignen sich insbesondere für Patienten, bei denen es zu spontaner Herzaktivität kommt, weil sie in der Lage sind, den Herzeigenrhythmus (je nach der Art des Schrittmachers und der Elektrodenposition den Vorhof- oder den Kammerrhythmus) zu erfassen und das Schrittmacherausgangssignal dementsprechend zu beeinflussen. Derartige Schrittmacher sind als P-wellensynchrone Schrittmacher (US-PS 32 53 596) und als kammergesperrte Schrittmacher (US-PS 34 78 746) bekannt. In jüngster Zeit wurde den physiologischen Aspekten der Herzschrittmachertherapie und insbesondere Schrittmachersystemen mehr Beachtung geschenkt, die eine synchrone Vorhof- und Kammerdepolarisation des Herzens aufrechterhalten. Bei frühen vorhofsynchronisierten (oder A-V-synchronen) Schrittmachern wird eine Vorhofdepolarisation mittels einer Elektrode erfaßt. Nach einer zweckentsprechenden Zeitverzögerung wird die Kammer über eine andere Elektrode angeregt. Auf diese Weise wird die normale Abfolge von Vorhof- und Kammerkontraktion wiederhergestellt; der Schrittmacher kann auf physiologische Bedürfnisse ansprechen, indem er seine Rate erhöht. Unterhalb einer vorbestimmten minimalen Vorhofrate kehrt der Schrittmacher jedoch auf seine Kammerschrittmacher- Grundrate zurück. Bei vorhofsynchronen, kammergesperrten Schrittmachern (US-PSn 41 08 148, 40 59 116 und 36 48 707) werden auch die Kammerdepolarisationen erfaßt; aufgrund solcher Depolarisationen wird der die Kammer reizende Impulsgenerator gesperrt bzw. dessen Zeitglied zurückgestellt, wodurch die Abgabe von nicht benötigten Kammerreizimpulsen verhindert wird.It is known (US Pat. No. 3,057,356) for a harmless, painless long-term stimulation of the heart to ensure low power levels that a small, fully implanted, transistorized, battery powered pulse generator used is connected via a flexible line the one that is in direct contact with heart tissue standing electrode. Most pacemakers have a stimulation current pulse circuit and a measuring circuit both of which draw power from the battery. In the presence of a complete heart block an asynchronous pacemaker can be provided be the only one stimulation current pulse circuit Has. In most cases, however the measuring circuit equipped triggered or locked Pulse generators used with the natural heartbeat will not compete. These pacemakers master the pertinent Market. The synchronous or triggered pacemaker are particularly suitable for patients where there is spontaneous cardiac activity because they are able to change the heart rhythm (depending on the type of pacemaker and the electrode position the atrial or ventricular rhythm) detect and the pacemaker output accordingly to influence. Such pacemakers are p-wave synchronous pacemakers (US-PS 32 53 596) and as a chamber-locked pacemaker (US-PS 34 78 746) known. Most recently the physiological aspects of pacemaker therapy and especially pacemaker systems more Attention is paid to a synchronous atrial and Maintain ventricular depolarization of the heart. With early atrial synchronized (or A-V synchronous) Pacemakers become atrial depolarization detected by means of an electrode. After an appropriate The chamber will have a time delay other electrode excited. That way the normal sequence of atrial and ventricular contraction restored; the pacemaker can be physiological Address needs by changing his rate elevated. Below a predetermined minimum atrial rate however, the pacemaker returns to its chamber pacemaker Base rate back. With atrial synchronous, chamber locked pacemakers (U.S. Patent Nos. 41 08 148, 40 59 116 and 36 48 707) the chamber depolarizations are also recorded; due to such depolarizations, the Chamber irritating pulse generator locked or its Deferred timer, whereby the delivery of unnecessary Ventricular stimulus is prevented.

Für eine komplexere Wiederherstellung des Synchronismus sorgen Schrittmacher (US-PSn 35 95 242 und 37 83 878), die Vorhof- und Kammerimpulsgeneratoren sowie zugeordnete Elektroden und eine Kammermeßschaltung aufweisen. Im Vorhof-Kammer-Folgeschrittmacherbetrieb werden der Vorhof und die Kammern in geeigneter Reihenfolge angeregt, wobei die Zeitglieder von Vorhof- und Kammerimpulsgenerator zurückgestellt werden, wenn eine spontane Kammeraktivität ermittelt wird. Bei dem die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweisenden synchronen Herzschrittmacher gemäß US-PS 37 83 878 ist dabei der Vorhof-Schrittmacherimpulsgenerator mit einem ersten Potentiometer versehen, mittels dessen die Vorhofstimulationsrate eingestellt werden kann, mit welcher der Vorhof bei Ausbleiben von natürlicher Aktivität gereizt wird. An den Ausgang des Vorhof-Schrittmacherimpulsgenerators ist ein Monoflop mit einem zweiten Potentiometer angeschlossen, das es dem Arzt erlaubt, für den Bedarfsbetrieb ein AV-Zeitintervall unabhängig von der mittels des ersten Potentiometers eingestellten asynchronen Schrittmacherfrequenz in einem Bereich von beispielsweise 50 bis 250 ms vorzugeben.For a more complex restoration of synchronism provide pacemakers (U.S. Patent Nos. 35 95 242 and 37 83 878) to the atrial and chamber pulse generators and associated Have electrodes and a chamber measuring circuit. in the Atrial Chamber Follow-Up Pacemaker Operation Atrium and the chambers stimulated in a suitable order, the timing elements of the atrial and ventricular pulse generator be postponed if spontaneous ventricular activity is detected. In which have the features of the preamble of claim 1 synchronous The pacemaker according to US Pat. No. 3,783,878 is the atrial pacemaker pulse generator provided with a first potentiometer, by means of which the atrial stimulation rate can be set with which the atrium in the absence of natural Activity is stimulated. At the output of the atrial pacemaker pulse generator a monoflop with a second potentiometer is connected to it Doctor allowed to use an AV time interval independent of that for the demand operation of the first potentiometer set asynchronous pacemaker rate in one Specify a range from 50 to 250 ms, for example.

Es sind auch Schrittmacher bekannt (DE-OS 27 01 104 und US-PS 37 47 604), die, falls erforderlich, bedarfsweise den Vorhof und/oder die Kammer stimulieren können und die in der Lage sind, den Synchronismus aufrechtzuerhalten, wenn die erfaßte Vorhofrate ansteigt. Ein Schrittmacher dieser Art ist in der Lage, zwischen Bradykardie und normaler Herzfunktion zu unterscheiden sowie für eine Vorhof- und/oder Kammerreizung in den folgenden Betriebsarten zu sorgen: gesperrt, falls der Vorhof und die Kammer mit ausreichender Rate schlagen; Vorhofbedarfsbetrieb, wenn der Vorhof mit einer unzureichenden Rate schlägt und stimuliert werden muß, während die Kammer ordnungsgemäß nachfolgt; vorhofsynchroner Betrieb, wenn der Vorhof Depolarisationen mit ausreichender Rate erfährt, die Kammer aber nicht innerhalb eines vorbestimmten A-V-Intervalls folgt; Doppeltbedarfsbetrieb, wenn es weder im Vorhof noch in der Kammer zu spontanen Depolarisationen mit der gewünschten Rate kommt.Pacemakers are also known (DE-OS 27 01 104 and US-PS 37 47 604), which, if required, if necessary, can stimulate the atrium and / or the chamber and that are able to maintain synchronism when the atrial rate detected increases. A pacemaker of this type is able to differentiate between bradycardia and distinguish normal heart function and for atrial and / or ventricular irritation to provide in the following modes: locked if the atrium and the chamber strike at a sufficient rate; Atrial demand operation if the atrium with a insufficient rate beats and must be stimulated while the chamber is operating properly succeeds; atrial synchronous operation when the atrial depolarizations experiences at a sufficient rate, but the chamber does not within a predetermined A-V intervals follow; Double-demand operation, if it is neither in the forecourt nor in the Chamber comes to spontaneous depolarizations at the desired rate.

Bei allen oben erläuterten Schrittmachertypen, bei denen eine Vorhofreizung vorgesehen ist, weist der Vorhofimpulsgenerator eine Zeitstufe mit einem vorbestimmten Auslöseintervall auf. Die Zeitstufe kann in gewissen Fällen dadurch zurückgestellt werden, daß eine Kammer- und/ oder Vorhofdepolarisation ermittelt wird, bevor das Auslöseintervall abgelaufen ist. Bei jüngsten Versionen kann das Vorhof- (und gegebenenfalls das Kammer-) Auslöseintervall fernprogrammiert werden, um für eine Anzahl von Grundschrittmacherraten zu sorgen, die zwischen einer möglichen Mindestrate und einer möglichen Höchstrate liegen. Wenn daher die natürliche Vorhofrate über dem Grundintervall der Zeitstufe des Vorhofimpulsgenerators liegt, wird der Vorhofimpulsgenerator gesperrt. In ähnlicher Weise erfolgt eine Sperrung, wenn die erfaßten Kammerdepolarisationen mit einer Rate auftreten, welche die Grundrate der Zeitstufe des Vorhofimpulsgenerators übertrifft. Im ersten Fall kommt es zu keinen schädlichen physiologischen Auswirkungen, weil das Herz mit einer Rate schlägt, die zwischen der maximalen und der minimalen Sollrate liegt. Wenn jedoch im letztgenannten Fall die Kammer des Herzens mit einer Rate schlägt, die größer als die Vorhof- und Kammerauslöseintervalle ist, wird der Vorhof nicht in Synchronismus mit der Kammer depolarisiert; der hämodynamisch erwünschte Synchronismus geht verloren. Das Herzminutenvolumen des Patienten kann dann zu einem Zeitpunkt abfallen, wenn der Patient physiologisch Bedarf an einem erhöhten Herzminutenvolumen hat. Das heißt, wenn die Kammer mit einer Rate kontrahiert, die größer als diejenige des Vorhofes ist, ist dies ein Anzeichen dafür, daß der Patient einem Streß oder einer Belastung ausgesetzt ist, die nach einem erhöhten Herzminutenvolumen verlangen.For all types of pacemaker explained above, in which atrial irritation is provided the atrial pulse generator has a time step with a predetermined trigger interval on. The time step can in certain cases be deferred in that a chamber and / or atrial depolarization is determined before the Trigger interval has expired. In the latest versions the atrial (and possibly the ventricular) Trigger interval to be programmed remotely for a Number of basic pacemaker rates that range between a possible minimum rate and a possible Maximum rate. Therefore, if the natural atrial rate over the basic interval of the time step of the atrial pulse generator is the atrial pulse generator blocked. Similarly, a lock occurs if the detected chamber depolarizations occur at a rate which is the basic rate of the time step of the atrial pulse generator surpasses. In the first case it happens no harmful physiological effects, because the heart beats at a rate between the maximum and minimum target rate. But when in the latter case, the chamber of the heart beats at a rate greater than the atrial and ventricular trigger intervals the atrium is not in Depolarized synchronism with the chamber; the hemodynamic desired synchronism is lost. The Cardiac output of the patient can then become one Fall time when the patient physiologically needs has an increased cardiac output. This means, if the chamber contracts at a rate that is greater than that of the atrium, this is an indication that the patient is under stress or strain who is exposed to increased cardiac output desire.

Wenn beispielsweise ein Patient eine absolute Sinusbradykardie hat (d. h., ein zugrundeliegender Vorhofherzrhythmus fehlt), kann bei steigender Belastung des Herzens des Patienten die Herzrate der Kammer auf einen Wert ansteigen, der die voreingestellte Rate des Zeitgliedes des Vorhofimpulsgenerators übertrifft, wodurch eine Vorhofstimulation gesperrt wird. Der Vorhof pumpt nicht länger in Synchronismus mit der Kammer; bei dem Patienten geht der Beitrag des Vorhofs zum Herzminutenvolumen verloren. Der Patient kann im Bedarfsfall an Herzinsuffizienz leiden.For example, if a patient has an absolute sinus bradycardia has (i.e., an underlying atrial rhythm is missing), can increase with increasing load of the Heart of the patient the heart rate of the chamber on one Value that increases the preset rate of the Timing of the atrial pulse generator exceeds what atrial stimulation is blocked. The forecourt no longer pumps in synchronism with the chamber; in the patient the contribution of the atrium to the cardiac output goes lost. The patient can if necessary suffer from heart failure.

Bei anderen Patienten kann der Sinusrhythmus unregelmäßig werden, wenn die Belastung des Herzens durch körperliche Bewegung erhöht wird; wiederum wird der Vorhof/ Kammer-Synchronismus gestört. In solchen Fällen wäre es erwünscht, den Vorhof/Kammer-Synchronismus bei Raten aufrechtzuerhalten, die über den voreingestellten Vorhof- und Kammerraten des Schrittmachers liegen. In other patients, the sinus rhythm may be irregular when the heart is strained by physical Movement is increased; again the atrium / Chamber synchronism disturbed. In such cases it would be desirable to add the atrium / chamber synchronism Maintain rates above the preset Atrial and ventricular rates of the pacemaker lie.

In ähnlicher Weise wäre es erwünscht, den Synchronismus von Vorhof und Kammer in Fällen wiederherzustellen, in denen sich ventrikuläre Extrasystolen in unregelmäßigen Intervallen manifestieren. Bei bekannten Schrittmachern wird die Extrasystole erfaßt; sie sperrt sowohl den Vorhof- als auch den Kammerimpulsgenerator, bis ein neu eingeleitetes Auslöseintervall abläuft. In solchen Fällen geht der Vorhof- und Kammersynchronismus verloren; der Herzschlag ist erratisch. Es wäre erwünscht, das Herz derart anzuregen, daß das normale Herzminutenvolumen beim Auftreten einer Extrasystole so rasch wie möglich wiederhergestellt wird.Similarly, it would be desirable to have synchronism to restore from atrium and ventricle in cases in which ventricular extrasystoles occur in irregular Manifest intervals. At acquaintances Pacemakers are diagnosed with extrasystole; it locks both the atrial and ventricular pulse generator, until a newly initiated trigger interval expires. In In such cases, atrial and ventricular synchronism is possible lost; the heartbeat is erratic. It would be appreciated to stimulate the heart so that the normal Cardiac output when an extrasystole occurs is restored as soon as possible.

Außerdem wäre es erwünscht, Tachykardie zu erkennen und zu behandeln. Bei bekannten auf eine Tachykardieerkennung ausgelegten Herzschrittmachern wird Tachykardie festgestellt, indem die Kammerrate aufgenommen und, unabhängig davon, ob es sich um eine physiologische oder eine pathologische Tachykardie handelt, der feste Grenzwert von beispielsweise 150 Schlägen/min Unterbrechungsmaßnahmen des die Tachykardie unterbrechenden Schrittmachers provoziert. Bei einem bestimmten Patienten läßt die hohe Herzrate jedoch nicht unbedingt erkennen, ob eine pathologische Tachykardie vorliegt; es kann sich genausogut um eine normale Frequenz als Antwort auf eine entsprechende Belastung handeln. Konventionelle Tachykardie unterbrechende Schrittmacher würden infolgedessen versuchen, diesen raschen Sinusrhythmus zu unterbrechen. Dies wäre auf jeden Fall gefährlich, da eine normale Sinustachykardie nicht unterbrochen werden kann; es käme jedoch in erheblichem Umfang zu zusätzlicher Herzaktivität. Bei dem gleichen Patienten könnte eine Frequenz von 120 eine pathologische Tachykardie bedeuten, die sich unterbrechen läßt, während es sich bei einer Frequenz von 150 Schlägen/min bei dem selben Patienten um eine physiologische Tachykardie handeln kann. Das bedeutet, daß die Istfrequenz des Herzens ein schlechter Indikator für eine zu unterbrechende Tachykardie ist.It would also be desirable to detect tachycardia and treat. Known to a tachycardia detection designed pacemakers becomes tachycardia determined by the chamber rate added and, regardless of whether it is a physiological or a pathological tachycardia that fixed limit of, for example, 150 beats / min Interrupting measures of the interrupting tachycardia Pacemaker provoked. With a certain However, the high heart rate does not necessarily leave patients recognize whether a pathological tachycardia is present; it may as well be a normal frequency in response to a corresponding burden act. Conventional interrupting tachycardia Pacemakers would consequently try this to interrupt the rapid sinus rhythm. This would be on definitely dangerous since normal sinus tachycardia cannot be interrupted; however it would come in significant amount of additional cardiac activity. At the same patient could have a frequency of 120 mean pathological tachycardia that stop lets while it is at a frequency from 150 bpm in the same patient by one can act physiological tachycardia. That means, that the actual heart rate is a bad indicator for interrupted tachycardia.

Konventionelle Behandlung verlangt nach einer Erfassung von solchen Arrhythmieraten in der Kammer und nach einer Anregung der Kammer mit höheren (Übersteuerung), niedrigeren (Untersteuerung) oder variablen Schrittmacherraten für eine gewisse Zeitspanne.Conventional treatment requires registration of such arrhythmia rates in the chamber and after one Excitation of the chamber with higher (overdrive), lower (Understeer) or variable pacemaker rates for a period of time.

Solche Schrittmacher können unter Umständen nicht in der Lage sein, eine einzige vorzeitige Kammerkontraktion von dem ersten Tachyarrhythmieschlag zu unterscheiden; sie können unnötigerweise auf den Tachykardiebehandlungsbetrieb übergehen.Such pacemakers may not be able to be able to perform a single premature ventricular contraction to be distinguished from the first tachyarrhythmia stroke; they can unnecessarily affect the tachycardia treatment operation pass over.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen synchronen Herzschrittmacher der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, der in der Lage ist, einen Synchronismus zwischen Vorhof und Kammer auch unter erschwerten Bedingungen wiederherzustellen, insbesondere dann, wenn die erfaßten ventrikulären Herzdepolarisationen eine Folgefrequenz (Rate) haben, die größer als die eingestellte Vorhofschrittmacherrate ist, oder unter gewissen Bedingungen, bei denen unregelmäßige Herzschläge auftreten.The invention has for its object a synchronous pacemaker in the The preamble of claim 1 to create the type which is able a synchronism between the atrium and the chamber even under difficult conditions restore, especially if the detected ventricular cardiac depolarizations have a rate that is greater than the set atrial pacing rate is, or under certain conditions where irregular heartbeats occur.

Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the measures of claim 1.

Der Herzschrittmacher nach der Erfindung bewirkt in Abhängigkeit von einer erfaßten elektrischen Kammeraktivität oder -depolarisation, die nicht von einer natürlich auftretenden, vorhergehenden elektrischen Vorhofaktivität oder -depolarisation begleitet ist, daß das Vorhofauslöseintervall der Zeitgebereinrichtung (Zeitschaltung) des Vorhof- Schrittmacherimpulsgenerators um ein vorbestimmtes Intervall herabgesetzt wird, wodurch die Schrittmacherrate erhöht wird. Das heißt, beim Erfassen einer derartigen Kammerdepolarisation wird das Auslöseintervall der Vorhofzeitstufe um einen vorbestimmten Betrag verkürzt, um zu bewirken, daß Vorhofreizimpulse mit einer Rate angeliefert werden, welche die zuvor vorhandene Rate um einen vorbestimmten Wert übertrifft. Wenn eine Kammerdepolarisation wiederum ermittelt wird, bevor ein Vorhofreizimpuls vorliegt, wird das Vorhofauslöseintervall erneut um einen vorbestimmten Betrag verkürzt, bis schließlich das Vorhofauslöseintervall kürzer als das natürliche ventrikuläre Auslöseintervall ist und Vorhofimpulse den Kammerdepolarisationen vorausgehen, was eine Wiederherstellung des Synchronismus von Vorhof und Kammer zur Folge hat.The pacemaker according to the invention operates in response to a sensed electrical chamber activity or depolarization that is not caused by a naturally occurring previous electrical atrial activity or depolarization is accompanied, that the atrial trigger interval of the timer device (timer) of the atrial Pacemaker pulse generator is decreased by a predetermined interval, whereby the pacemaker rate is increased. That is, when detecting such Chamber depolarization is the trigger interval of the atrial time level by a predetermined Shortened amount to cause atrial stimulus pulses to be delivered at a rate which is the previously existing rate by a predetermined value. If chamber depolarization in turn is determined before a There is an atrial stimulus, the atrial trigger interval again reduced by a predetermined amount, until the atrial trigger interval is shorter than is the natural ventricular trigger interval and Atrial impulses precede ventricular depolarizations, what a restoration of atrial synchronism and chamber results.

Anders ausgedrückt, bei dem Herzschrittmacher nach der Erfindung werden Vorhofreizimpulse erzeugt, die dem Vorhof mit einer Vorhofschrittmacherrate zuführbar sind; Kammerdepolarisationen werden erfaßt; die Vorhofanregungsrate wird eingestellt, wenn die Kammerdepolarisationen nicht in ein vorbestimmtes Vorhof/Kammer- Verzögerungsintervall (A-V-Intervall) fallen, das einem Vorhofschrittmacherimpuls folgt.In other words, the pacemaker after Invention atrial stimulus pulses are generated that the Atrium can be fed at an atrial pacemaker rate are; Chamber depolarizations are recorded; the atrial stimulation rate is set when the chamber depolarizations not in a predetermined atrium / ventricular Delay interval (A-V interval) fall that one Atrial pacemaker pulse follows.

Die Einstellung der Vorhofanregungsrate geschieht in der Weise, daß diese Rate erhöht wird, wenn Kammerdepolarisationen vor oder nach dem vorbestimmten A-V-Verzögerungsintervall ermittelt werden. Die Vorhofschrittmacherrate steigt bis auf einen Höchstwert an und kehrt dann auf ihren Kleinstwert zurück, wenn Synchronismus wiederhergestellt ist, d. h., wenn die Kammerdepolarisationen in das A-V-Zeitverzögerungsintervall fallen.The atrial stimulation rate is set in the Way that this rate is increased when chamber depolarizations before or after the predetermined A-V delay interval be determined. The atrial pacemaker rate rises to a maximum and then returns return to their lowest value when synchronism is restored is, d. i.e. when the chamber depolarizations fall within the A-V time delay interval.

Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Schrittmacher eine Zeitsteuer- und Ratenstellschaltung auf, die bewirkt, daß das Vorhofauslöseintervall für eine vorbestimmte Anzahl von Vorhofausgangsimpulsen um einen vorbestimmten Betrag verkürzt wird. Die Zeitsteuer- und Ratenstellschaltung umfaßt eine Austastfensterstufe zur zeitlichen Vorgabe des Intervalls zwischen den Vorhofreizimpulsen und den Kammerdepolarisationen. Wenn das Zeitintervall kürzer wird, was erkennen läßt, daß die Kammerdepolarisationsrate dabei ist, die Vorhofanregungsrate zu übertreffen, erhöht die logische Schaltungsanordnung die Rate des Vorhofimpulsgenerators. Nach einer vorbestimmten Anzahl von Vorhofreizimpulsen sorgt die logische Schaltungsanordnung für eine Verminderung der Vorhofanregungsrate um einen vorbestimmten Betrag. Die Vorhofanregungsrate wird so schrittweise herabgesetzt, bis die voreingestellte oder programmierte Mindestrate erreicht ist.According to a preferred development of the invention the pacemaker has a timing and Rate setting circuit, which causes the atrial trigger interval for a predetermined number of Atrial output pulses by a predetermined amount is shortened. The timing and rate control circuit includes a blanking window stage for time specification the interval between the atrial stimulus and the Chamber depolarizations. If the time interval is shorter becomes, which shows that the chamber depolarization rate is going to exceed the atrial stimulation rate the logic circuitry increases the rate of Atrial pulse generator. After a predetermined number The logic circuit arrangement provides for atrial stimulus pulses for a decrease in atrial stimulation rate by a predetermined amount. The atrial stimulation rate is gradually reduced until reaches the preset or programmed minimum rate is.

Die Vorhofanregungsrate kann von der voreingestellten oder programmierten Rate des Schrittmachers bis zu dem oberen Ratengrenzwert oder der Höchstrate des Schrittmachers vergrößert werden. Wenn der obere Ratengrenzwert angenähert wird, wird das Austastfenster automatisch um einen vorbestimmten Betrag verkürzt, da es wahrscheinlich ist, daß natürlich folgende Kammerdepolarisationen bei höheren Raten einen kürzeren Abstand zu der Vorhofdepolarisation haben.The atrial stimulation rate can vary from the preset or programmed rate of the pacemaker up to that upper rate limit or the maximum rate of the pacemaker be enlarged. If the upper rate limit the blanking window is automatically approximated shortened by a predetermined amount since it it is likely that the following chamber depolarizations, of course at higher rates, a shorter distance to have atrial depolarization.

Der Herzschrittmacher nach der Erfindung hält in einer, für den Patienten besonders vorteilhaften Weise den erwünschten Vorhof/Kammer-Synchronismus in Fällen aufrecht, bei denen bekannte Schrittmacher in einen Bereitschaftsbetrieb oder Sperrbetrieb übergehen. Dem Patienten steht infolgedessen das volle Herzminutenvolumen, dann wenn es am nötigsten erforderlich ist, bis zu einem sicheren oberen Ratengrenzwert zur Verfügung.The pacemaker according to the invention holds in one, the desired in a particularly advantageous manner for the patient Atrium / ventricular synchronism in cases upright, in which known pacemakers are on standby or switch to blocked operation. The patient stands consequently the full cardiac output, if there is most necessary is up to a safe upper Rate limit available.

Der vorstehend erläuterte kammersynchrone Vorhofschrittmacher hat den zusätzlichen Vorteil, daß er sowohl auf physiologische Tachykardie als auch auf plötzliche pathologische (Reentry-) Tachykardie anspricht. Wenn eine plötzliche Tachykardie eintritt, wird die Vorhofrate erhöht, jedoch nur um einen festen Betrag. Die Vorhofanregungsrate kann noch immer niedriger als die Tachykardierate liegen, wobei keine der beiden synchron läuft. Wenn die Vorhofpulsrate weiter steigt, kommt es zu einer Anregung in einem Untersteuerbetrieb mit variierenden (kürzer werdenden) Auslöseintervallen. Bei einem gewissen Punkt kann der Vorhofanregungsimpuls im vulnerablen Zyklus angelegt werden und die Tachykardie unterbrechen. Dann stabilisiert sich die Rate des Vorhofimpulsgenerators, und diese Rate nimmt in der im folgenden erläuterten Weise langsam ab, so daß sich das Herz selbst langsam stabilisieren kann, ohne daß es zu einer plötzlichen Verringerung seiner Rate kommt.The chamber synchronous atrial pacemaker discussed above has the added advantage that it is both on physiological tachycardia as well as sudden pathological (Reentry) tachycardia. If a sudden When tachycardia occurs, the atrial rate is increased, however just a fixed amount. The atrial stimulation rate can still be lower than the tachycardia rate, whereby neither of the two runs synchronously. If the atrial pulse rate continues to rise, there is a suggestion in an understeer mode with varying (shorter trigger intervals. With a certain The atrial stimulation pulse can point in the vulnerable Cycle and interrupt the tachycardia. Then the rate of the atrial pulse generator stabilizes, and this rate increases in the following explained slowly from, so that the Heart itself can slowly stabilize without it there is a sudden decrease in his rate.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigt:The invention is based on a preferred one Embodiment explained in more detail. In the enclosed Drawings shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Schrittmachers nach der Erfindung, sowie Fig. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of the pacemaker according to the invention, and

Fig. 2a und 2b Signale, die an verschiedenen Punkten des Blockschaltbilds nach Fig. 1 während verschiedener Betriebszustände auftreten. FIGS. 2a and 2b signals appearing at various points of the block diagram of FIG. 1 during different operating states.

In Fig. 1 ist der Schaltungsteil einer erfindungsgemäß aufgebauten Herzschrittmacher-Impulsgeneratorschaltung veranschaulicht, der für die Anregung des Vorhofs und die Signalerfassung in der Kammer verantwortlich ist. Die Schaltungsanordnung ist in der Lage, ventrikuläre Herzsignale von einer ventrikulären Meßleitung aufzunehmen sowie Vorhofreizimpulse zu erzeugen, die an eine Vorhofschrittmacherleitung angelegt werden. Die Schaltungsanordnung kann bei einem Schrittmacherimpulsgenerator mit den dargestellten Komponenten zur Behandlung von Sinusbradykardie vorgesehen sein, wie sie für gewöhnlich mit Hilfe von Vorhofbedarfschrittmachern behandelt wird. Statt dessen kann die Schaltungsanordnung ein Teil von weiter oben erläuterten Vorhof/Kammer-Folgeschrittmachern oder Doppeltbedarfsschrittmachern sein. Im letztgenannten Falle können gewisse Komponenten, wie Oszillatoren, Ausgangsstufen und Meßverstärker bereits im Rahmen der Schaltungsauslegung solcher Schrittmacher vorhanden sein.In Fig. 1, the circuit part of an inventively constructed cardiac pacemaker pulse generator circuit is illustrated, which is responsible for the excitation of the atrium and the signal detection in the chamber. The circuit arrangement is capable of receiving ventricular cardiac signals from a ventricular measurement line and of generating atrial stimulation pulses which are applied to an atrial pacemaker line. The circuit arrangement can be provided in a pacemaker pulse generator with the components shown for the treatment of sinus bradycardia, as is usually treated with the aid of atrial pacemakers. Instead, the circuitry may be part of atrial / ventricular pacemakers or dual demand pacemakers discussed above. In the latter case, certain components such as oscillators, output stages and measuring amplifiers can already be present in the circuit design of such pacemakers.

Fig. 1 zeigt einen Oszillator 10, wie er sich üblicherweise in Schrittmachern findet. Der Oszillator 10 weist eine Zeitstufe zur Vorgabe eines Vorhofauslöseintervalls des Schrittmachers auf. Der Ausgang des Oszillators 10 ist über einen Leiter 11 mit dem Eingang einer Ausgangsstufe 12 verbunden, die gleichfalls üblicherweise bei Schrittmachern der vorstehend erörterten Art vorhanden ist. Die Ausgangsstufe 12 ist an eine Vorhofschrittmacherleitung angekoppelt. Beim Triggern mittels eines vom Oszillator 10 erzeugten Triggerimpulses erzeugt die Ausgangsstufe 12 den Vorhofschrittmacherimpuls. In Abwesenheit von irgendwelchen Störfaktoren bilden der Oszillator 10, die Ausgangsstufe 12 und die Vorhofschrittmacherleitung die Elemente eines asynchronen Vorhofschrittmachers. Der Oszillator 10 durchläuft ständig sein Zeitspiel, und er gibt einen Triggerimpuls an die Ausgangsstufe 12, die einen Reizimpuls von vorbestimmter Größe und Dauer an die Vorhofschrittmacherleitung gehen läßt, um das Herz mit der von der Zeitstufe des Oszillators 10 vorgegebenen Rate zu stimulieren. Es versteht sich, daß die Schaltungskomponenten in nicht dargestellter Weise an eine zweckentsprechende Stromversorgung angeschlossen sind. Der Oszillator 10 läßt sich durch erfaßte Vorhof- oder Kammerdepolarisationen des Herzens zurückstellen, die mit einer Rate auftreten, die größer als die Rate der Zeitstufe ist. Die Zeitstufe kann fernprogrammierbar sein, um eine beliebige Anzahl von Grundschrittmacherraten und Auslöseintervallen vorzugeben. Der Oszillator 10 kann eine Begrenzerschaltung für die obere Rate aufweisen, welche die Rate, mit der der Oszillator Triggerimpulse erzeugen kann, auf einen sicheren oberen Grenzwert begrenzt. Eine solche Schaltungsanordnung ist beispielsweise in der DE-OS 29 44 543 beschrieben. Fig. 1 shows an oscillator 10, as commonly found in pacemakers. The oscillator 10 has a time stage for specifying an atrial trigger interval of the pacemaker. The output of the oscillator 10 is connected via a conductor 11 to the input of an output stage 12 , which is also usually present in pacemakers of the type discussed above. The output stage 12 is coupled to an atrial pacemaker lead. When triggered by means of a trigger pulse generated by the oscillator 10 , the output stage 12 generates the atrial pacemaker pulse. In the absence of any disturbing factors, the oscillator 10 , the output stage 12 and the atrial pacing lead form the elements of an asynchronous atrial pacemaker. The oscillator 10 continuously cycles through time and outputs a trigger pulse to the output stage 12 which sends a stimulus pulse of a predetermined size and duration to the atrial pacing lead to stimulate the heart at the rate set by the oscillator 10 time stage. It is understood that the circuit components are connected to an appropriate power supply in a manner not shown. The oscillator 10 can be reset by sensed atrial or ventricular depolarizations of the heart that occur at a rate greater than the rate of the time step. The timer can be remotely programmable to specify any number of basic pacemaker rates and trigger intervals. Oscillator 10 may include an upper rate limiter circuit that limits the rate at which the oscillator can generate trigger pulses to a safe upper limit. Such a circuit arrangement is described for example in DE-OS 29 44 543.

Der Triggerimpulsausgang des Oszillators 10 steht ferner über einen Leiter 14 mit einem Zeitfenstergenerator 16 und über einen Leiter 18 mit dem Austast- oder Sperreingang eines R-Wellen-Meßverstärkers 20 in Verbindung. Der R-Wellen- oder Kammermeßverstärker 20 ist an eine ventrikuläre Meßleitung anschließbar und kann in der aus der US-PS 40 59 116 bekannten Weise aufgebaut sein. Der Ausgang des R-Wellen-Verstärkers ist über einen Leiter 22 mit einer Ratensteuerschaltung 24 verbunden. Der Zeitfenstergenerator 16 und die Ratensteuerschaltung 24 halten in Abhängigkeit von der Zeitvorgabe des von dem Oszillator 10 bestimmten Vorhofauslöseintervalls und den von dem R-Wellen-Verstärker 20 erfaßten R-Wellen den Vorhof/Kammer-Synchronismus in Fällen aufrecht, in denen die erfaßten Kammerdopolarisationen mit einer Rate auftreten, die das Vorhofauslöseintervall des Oszillators 10 übersteigt.The trigger pulse output of the oscillator 10 is also connected via a conductor 14 to a time window generator 16 and via a conductor 18 to the blanking or blocking input of an R-wave measuring amplifier 20 . The R-wave or chamber measuring amplifier 20 can be connected to a ventricular measuring line and can be constructed in the manner known from US Pat. No. 4,059,116. The output of the R-wave amplifier is connected to a rate control circuit 24 via a conductor 22 . The time window generator 16 and the rate control circuit 24 maintain atrial / ventricular synchronism in response to the timing of the atrial trigger interval determined by the oscillator 10 and the R-waves sensed by the R-wave amplifier 20 in cases where the detected ventricular polarizations are included occur at a rate that exceeds the atrial trigger interval of the oscillator 10 .

Der Zeitfenstergenerator 16 weist eine erste, eine zweite und eine dritte monostabile Kippschaltung 26, 28 und 30 sowie eine ODER-Schaltung 32 auf. Das von dem Oszillator 10 erzeugte Triggersignal kann über den Leiter 14 der ersten und der zweiten monostabilen Kippschaltung 26 und 28 zugeführt werden. Das Monoflop 26 wird durch den Triggerimpuls für ein relativ kurzes Intervall, beispielsweise 10 bis 30 ms, gesetzt. Sein Ausgang steht über die ODER-Schaltung 32 und den Leiter 18 mit dem Sperreingang des R-Wellen-Verstärkers 20 in Verbindung, um den Verstärker für die Dauer des Setzintervalls des Monoflops 26 auszutasten. Der R-Wellen- Verstärker 20 wird auf diese Weise für ein kurzes Intervall gesperrt, das mit der Erzeugung eines Triggerimpulses beginnt und während der Dauer des von der Ausgangsstufe 12 erzeugten Ausgangsreizimpulses vorliegt. Auf diese Weise wird der R-Wellen-Verstärker 20 daran gehindert, den vom Vorhofimpulsgenerator angelieferten Reiz zu erfassen.The time window generator 16 has a first, a second and a third monostable multivibrator 26, 28 and 30 and an OR circuit 32 . The trigger signal generated by the oscillator 10 can be supplied via the conductor 14 to the first and second monostable multivibrators 26 and 28 . The monoflop 26 is set by the trigger pulse for a relatively short interval, for example 10 to 30 ms. Its output is connected via the OR circuit 32 and the conductor 18 to the blocking input of the R-wave amplifier 20 in order to blank the amplifier for the duration of the setting interval of the monoflop 26 . In this way, the R-wave amplifier 20 is blocked for a short interval which begins with the generation of a trigger pulse and is present for the duration of the output stimulus pulse generated by the output stage 12 . In this way, the R-wave amplifier 20 is prevented from detecting the stimulus delivered by the atrial pulse generator.

Der Triggerimpuls geht ferner über den Leiter 14 an das Monoflop 28, das für ein variables Fensterintervall gesetzt wird, das in der im folgenden erläuterten Weise gesteuert wird und das beispielsweise 120 bis 170 ms lang sein kann. Das Ausgangssignal des Monoflops 28 läuft über einen Leiter 34 zum Eingang des Monoflops 30. Wenn das Monoflop 28 ausläuft, wird das Monoflop 30 getriggert. Das Monoflop 30 gibt einen Ausgangsimpuls auf einen Leiter 36. Dieser Impuls wird über die ODER-Schaltung 32 an den Sperreingang des R-Wellen-Verstärkers 20 angelegt. Der R-Wellen-Verstärker 20 wird auf diese Weise ausgetastet oder gesperrt, d. h. daran gehindert, für ein vom Monoflop 26 vorgegebenes kurzes Intervall irgendein Signal zu erfassen. Daraufhin wird der R-Wellen-Verstärker 20 in die Lage versetzt, während der Fensterdauer des Monoflops 28 auf Signale anzusprechen, die über die ventrikuläre Meßleitung laufen. Anschließend wird der R-Wellen-Verstärker wieder für eine Zeitspanne ausgetastet, die mit dem normalen A-V-Intervall in Beziehung steht und vom Monoflop 30 vorgegeben wird (z. B. 200 ms). Auf diese Weise wird im Anschluß an die Erzeugung eines Vorhofreizsignals ein Zeitfenster geschaffen, währenddessen der R-Wellen-Verstärker eine in der Kammer stattfindende Depolarisation erkennen kann. Es versteht sich, daß der R-Wellen-Verstärker 20 nicht für die verbleibende Zeitdauer des Vorhofauslöseintervalls ausgetastet wird, die sich an den Ablauf der Periode des dritten Monoflops 30 anschließt. Die Zeitstufe sorgt damit für ein vom Monoflop 28 vorgegebenes Austastfenster und für ein vom Monoflop 30 vorgegebenes vorbestimmtes A-V-Verzögerungsintervall. Der normal folgende QRS-Komplex wäre während des A-V-Verzögerungsintervalls zu erwarten; der Meßverstärker 20 wäre während dieser Zeit ausgetastet. Ein verfrühter oder verspäteter QRS-Komplex würde nicht ausgetastet. Die Betriebsabfolge ist weiter unten in Verbindung mit den Fig. 2a und 2b näher erläutert.The trigger pulse also goes via conductor 14 to monoflop 28 , which is set for a variable window interval, which is controlled in the manner explained below and which can be, for example, 120 to 170 ms long. The output signal of the monoflop 28 runs via a conductor 34 to the input of the monoflop 30 . When the monoflop 28 expires, the monoflop 30 is triggered. The monoflop 30 outputs an output pulse to a conductor 36 . This pulse is applied via the OR circuit 32 to the blocking input of the R-wave amplifier 20 . The R-wave amplifier 20 is blanked or blocked in this way, ie prevented from acquiring any signal for a short interval specified by the monoflop 26 . Thereupon, the R-wave amplifier 20 is enabled to respond during the window duration of the monoflop 28 to signals which run over the ventricular measurement line. The R-wave amplifier is then blanked again for a period of time which is related to the normal AV interval and is specified by the monoflop 30 (for example 200 ms). In this way, following the generation of an atrial stimulus signal, a time window is created during which the R-wave amplifier can recognize a depolarization taking place in the chamber. It is understood that the R-wave amplifier 20 is not blanked for the remaining period of the atrial trigger interval following the end of the third monoflop 30 period. The time stage thus ensures a blanking window predetermined by the monoflop 28 and a predetermined AV delay interval predetermined by the monoflop 30 . The normally following QRS complex would be expected during the AV delay interval; the measuring amplifier 20 would be blanked out during this time. A premature or late QRS complex would not be blanked out. The operating sequence is explained in more detail below in connection with FIGS. 2a and 2b.

Das Ausgangssignal des R-Wellen-Verstärkers 20 wird über den Leiter 22 dem einen Eingang einer UND-Schaltung 40 zugeführt. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 40 geht über einen Leiter 42 an den einen Eingang einer ODER- Schaltung 44. Der Ausgang der ODER-Schaltung ist über einen Leiter 46 an den Rückstelleingang eines Zählers 48 angeschlossen. Der vom Oszillator erzeugte Triggerimpuls wird über einen Leiter 50 dem Zähleingang des Zählers 48 zugeführt.The output signal of the R-wave amplifier 20 is fed via the conductor 22 to the one input of an AND circuit 40 . The output signal of the AND circuit 40 goes via a conductor 42 to the one input of an OR circuit 44 . The output of the OR circuit is connected via a conductor 46 to the reset input of a counter 48 . The trigger pulse generated by the oscillator is fed to the counting input of the counter 48 via a conductor 50 .

Die UND-Schaltung 40 weist einen weiteren Eingang auf, der über einen Leiter 52 mit dem Höchstraten-Steuersignalausgang eines Dekoders 54 verbunden ist. Ein weiterer Eingang der ODER-Schaltung 44 ist an den Ausgang einer UND-Schaltung 56 angeschlossen. Ein Eingang der UND-Schaltung 56 steht über einen Leiter 58 mit dem Mindestratensteuersignalausgang des Dekoders 54 in Verbindung. Der andere Eingang ist über einen Leiter 60 an den Ausgang einer Wählschaltung 62 angeschlossen. Die UND-Schaltungen 40 und 56 werden entsperrt, wenn die Mindest- und Höchstraten- Steuersignalausgänge des Dekoders 54 logisch niedrig liegen. Ausgangsimpulse der Wählschaltung 62 werden auf diese Weise über die UND-Schaltung 56 und die ODER- Schaltung 44 geleitet, um einen Vor/Rückwärts-Zähler 64 mit Taktimpulsen zu versorgen, solange der Dekoder 54′ kein hochliegendes logisches Signal auf den Leiter 58 gehen läßt. Solange der Dekoder 54 kein hochliegendes logisches Signal auf den Leiter 52 gegeben hat, werden erfaßte R-Wellen über die UND-Schaltung 40 und die ODER- Schaltung 44 weitergegeben, wodurch der Vor/Rückwärts- Zähler 64 mit Taktimpulsen versorgt wird. Jedesmal wenn ein Takteingangssignal über die ODER-Schaltung 44 läuft, geht es auch über den Leiter 46 zum Rückstelleingang des Zählers 48.The AND circuit 40 has a further input, which is connected via a conductor 52 to the maximum rate control signal output of a decoder 54 . Another input of the OR circuit 44 is connected to the output of an AND circuit 56 . An input of the AND circuit 56 is connected via a conductor 58 to the minimum rate control signal output of the decoder 54 . The other input is connected via a conductor 60 to the output of a selector circuit 62 . The AND circuits 40 and 56 are unlocked when the minimum and maximum rate control signal outputs of the decoder 54 are logic low. Output pulses of the selector circuit 62 are passed in this way via the AND circuit 56 and the OR circuit 44 to supply a forward / backward counter 64 with clock pulses, as long as the decoder 54 'does not allow a high logic signal to go to the conductor 58 . As long as the decoder 54 has not applied a high logic signal to the conductor 52 , detected R-waves are passed on via the AND circuit 40 and the OR circuit 44 , whereby the up / down counter 64 is supplied with clock pulses. Each time a clock input signal passes through OR circuit 44 , it also goes through conductor 46 to the reset input of counter 48 .

Der Zähler 48 kann die Anzahl der Triggerimpulse zählen, die vom Oszillator 10 erzeugt und seinem Zähleingang in dem Intervall zwischen den Taktsignalen zugeführt werden, die über den Leiter 46 an den Rückstelleingang des Zählers 48 gehen. Solange der Zähler 48 zurückgestellt wird, bevor er einen voreingestellten Zählwert erreicht (der sich in der Wählschaltung 62 ferneinprogrammieren läßt), bewirkt die Wählschaltung 62, daß an ihrem Ausgang das hochliegende logische Vor/Rückwärts-Signal erzeugt wird, das über einen Leiter 70 dem Vor/Rückwärts-Zähler 64 zugeführt wird. Der Vor/Rückwärts-Zähler 64 spricht auf den hohen Pegel des logischen Vor/Rückwärts-Signals an und unterbricht den Vorwärtszählbetrieb. Wenn jedoch der Zählwert im Zähler 48 nicht zurückgestellt wird und den voreingestellten Zählwert erreicht, springt der Pegel des logischen Vor/Rückwärts-Signals auf niedrig; der Vor/Rückwärts- Zähler 64 geht auf den Rückwärtszählbetrieb über. Über eine Zeitspanne hinweg geht der Zählwert des Vor/ Rückwärts-Zählers auf einen Zählwert zurück, bei welchem der Dekoder 54 das Mindestratensteuersignal erzeugt. Das Mindestratensteuersignal entspricht der Kleinstrate oder dem maximalen Auslöseintervall, auf die bzw. das die Zeitschaltung des Oszillators 10 eingestellt werden kann. Wenn die Mindestrate im Vor/Rückwärts-Zähler 64 eingespeichert ist, wird die UND-Schaltung 56 gesperrt; der Vor/Rückwärts- Zähler 64 kann nicht länger mittels eines Ausgangssignals der Wählschaltung 62 mit Taktimpulsen beaufschlagt werden.The counter 48 can count the number of trigger pulses generated by the oscillator 10 and supplied to its counting input in the interval between the clock signals that go to the reset input of the counter 48 via the conductor 46 . As long as the counter is reset 48, before it reaches a preset count (which can be ferneinprogrammieren in the selector circuit 62), causes the select circuit 62, that the high-lying logical forward / reverse signal is generated at its output, which the via conductor 70 Up / down counter 64 is supplied. The up / down counter 64 responds to the high level of the logic up / down signal and interrupts the up-count operation. However, if the count in counter 48 is not reset and reaches the preset count, the level of the logic forward / backward signal jumps low; the up / down counter 64 goes to the down counting operation. Over a period of time, the count of the up / down counter goes back to a count at which the decoder 54 generates the minimum rate control signal. The minimum rate control signal corresponds to the small rate or the maximum trigger interval to which the timing circuit of the oscillator 10 can be set. When the minimum rate is stored in the up / down counter 64 , the AND circuit 56 is disabled; the up / down counter 64 can no longer be supplied with clock pulses by means of an output signal from the selector circuit 62 .

Wenn jedoch eine R-Welle erfaßt und über die UND-Schaltung 40 und die ODER-Schaltung 44 an den Takteingang des Vor/ Rückwärts-Zählers 64 angelegt wird, wird der Zähler 48 gleichzeitig zurückgestellt, wodurch der logische Zustand des logischen Vor/Rückwärts-Signals auf dem Leiter 70 geändert wird; der Vor/Rückwärts-Zähler 64 wird veranlaßt, mit dem Vorwärtszählen zu beginnen. However, when an R-wave is detected and applied to the clock input of the up / down counter 64 via the AND circuit 40 and the OR circuit 44 , the counter 48 is reset at the same time, thereby reducing the logic state of the logic up / down Signal on conductor 70 is changed; the up / down counter 64 is caused to start counting up.

Der Vor/Rückwärts-Zähler 64 bestimmt zusammen mit dem Dekoder 54 und einem D/A-Umsetzer 72 das Auslöseintervall oder die Rate der Zeitschaltung des Oszillators 10. Ein vom Vor/Rückwärts-Zähler 64 angelieferter Zählwert wird vom Dekoder 54 entschlüsselt und über den D/A-Umsetzer 72 der Zeitschaltung des Oszillators 10 zugeführt, um in der vom Dekoder 54 bestimmten Weise eine Vergrößerung oder Verringerung der Rate zwischen der Mindest- und der Höchstrate zu bewirken. Die Schrittmacherrate oder das Auslöseintervall des Oszillators 10 entsprechen normalerweise der Mindestrate bzw. dem längsten Auslöseintervall, die vom Dekoder 54 und dem Vor/Rückwärts-Zähler 64 beim Kleinstzählwert vorgegeben werden. Wenn jedoch ektopische Kammerdepolarisationen entweder vor Ablauf des Auslöseintervalls des Oszillators 10 oder innerhalb des von der Zeitstufe 16 bestimmten Zeitfensters erfaßt werden, stellt die erfaßte R-Welle den Zähler 48 zurück; der Vor/Rückwärts- Zähler 64 wird derart mit Taktimpulsen beaufschlagt, daß der dort gespeicherte Zählwert um eine vorbestimmte Zahl erhöht wird. Der im Vor/Rückwärts-Zähler 64 stehende erhöhte Zählwert wird vom Dekoder 54 entschlüsselt und mittels des D/A-Umsetzers 72 in ein verlängertes Auslöseintervall des Oszillators 10 umgewandelt, wodurch die Rate der dem Vorhof zugeführten Vorhofschrittmacherreize erhöht wird. Der neue Zählwert wird im Vor/Rückwärts-Zähler 64 entweder für eine vorbestimmte Anzahl von vom Oszillator 10 erzeugten Triggerimpulsen, die im Zähler 48 gezählt werden, oder bis zum Anlegen der nächsten, nicht ausgetasteten R-Welle an den Takteingang des Vor/Rückwärts- Zählers 64 aufrechterhalten. Im erstgenannten Fall wird der Vor/Rückwärts-Zähler, nachdem die vorbestimmte Anzahl von Triggerimpulsen im Zähler 48 gezählt ist, auf den Kleinstzählwert heruntergezählt; die Zeitschaltung des Oszillators 10 wird auf das voreingestellte oder programmierte Auslöseintervall zurückgebracht. Im letztgenannten Fall wird der Zählwert im Vor/Rückwärts-Zähler 64 um eine weitere vorbestimmte Anzahl hochgezählt; das Auslöseintervall wird entsprechend verkürzt, wodurch die Vorhofschrittmacherrate gesteigert wird. Die Vorhofschrittmacherrate läßt sich bis zu der von der logischen Schaltung im Dekoder 54 erlaubten Maximalrate erhöhen, worauf die UND-Schaltung 40 gesperrt wird und weitere erfaßte Kammerdepolarisationen keinen Einfluß auf die Vorhofschrittmacherschaltung haben.The up / down counter 64 , together with the decoder 54 and a D / A converter 72, determines the trigger interval or the rate of the timing of the oscillator 10 . A count value supplied by the up / down counter 64 is decrypted by the decoder 54 and fed via the D / A converter 72 to the timing circuit of the oscillator 10 in order to increase or decrease the rate between the minimum and minimum values in the manner determined by the decoder 54 the maximum rate to effect. The pacemaker rate or the trigger interval of the oscillator 10 normally corresponds to the minimum rate or the longest trigger interval, which are specified by the decoder 54 and the up / down counter 64 at the minimum count. However, if ectopic chamber depolarizations are detected either before the oscillator 10 trigger interval expires or within the time window determined by time stage 16 , the detected R-wave resets counter 48 ; clock pulse is applied to the up / down counter 64 in such a way that the count value stored there is increased by a predetermined number. The incremented count in the up / down counter 64 is decrypted by the decoder 54 and converted into an extended trigger interval of the oscillator 10 by means of the D / A converter 72 , whereby the rate of the atrial pacemaker stimuli supplied to the atrium is increased. The new count value is stored in the up / down counter 64 either for a predetermined number of trigger pulses generated by the oscillator 10 , which are counted in the counter 48 , or until the next non-blanked R wave is applied to the clock input of the forward / backward Counter 64 maintained. In the former case, the up / down counter, after the predetermined number of trigger pulses in the counter 48 has been counted, is counted down to the minimum count; the timing of the oscillator 10 is returned to the preset or programmed trigger interval. In the latter case, the count value in the up / down counter 64 is counted up by a further predetermined number; the trigger interval is shortened accordingly, increasing the atrial pacing rate. The atrial pacemaker rate can be increased up to the maximum rate permitted by the logic circuit in decoder 54 , whereupon the AND circuit 40 is blocked and further sensed chamber depolarizations have no influence on the atrial pacemaker circuit.

Die Fig. 2a und 2b zeigen die Zeitdiagramme der Signale, die an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auftreten, sowie das Vor- und Rückwärtszählen zwischen den erlaubten Mindest- und Höchstraten des Vorhofimpulsgenerators. FIGS. 2a and 2b show the time charts of signals occurring at various points in the circuit of Fig. 1, as well as the up and down counting between the allowed minimum and maximum rates of the atrial pulse generator.

In der ersten Zeile der Fig. 2a ist eine EKG-Aufzeichnung veranschaulicht, wobei von links nach rechts eine Folge von Schrittmacherartefakten, die vom Vorhofimpulsgenerator (mit dem Oszillator 10 und der Ausgangsstufe 12 der Fig. 1) erzeugt werden und QRS-Komplexe gezeigt sind, die das Herz anliefert. In Fig. 2a nimmt die Rate der QRS-Komplexe, die durch das unregelmäßige bipolare Signal angedeutet sind, von einem niedrigen zu einem hohen Wert zu, was erkennen läßt, daß der Patient einen von dem angeregten Vorhof gelösten Herzkammerrhythmus hat, der mit den physiologischen Erfordernissen des Patienten zunehmen kann. Die Schrittmacherartefakte sind durch die senkrechten Linien gleichförmiger Höhe angedeutet, welche den in der zweiten Zeile dargestellten Triggerimpulsen und dem Signal auf der Vorhofschrittmacherleitung entsprechen, das in der letzten Zeile der Fig. 2a wiedergegeben ist.An EKG recording is illustrated in the first line of FIG. 2a, a sequence of pacemaker artifacts, which are generated by the atrial pulse generator (with the oscillator 10 and the output stage 12 of FIG. 1) and showing QRS complexes, being shown from left to right that delivers the heart. In Fig. 2a, the rate of the QRS complexes, indicated by the irregular bipolar signal, increases from a low to a high value, which indicates that the patient has a ventricular rhythm detached from the atrial stimulation, which corresponds to the physiological Patient requirements may increase. The pacemaker artifacts are indicated by the vertical lines of uniform height, which correspond to the trigger pulses shown in the second line and the signal on the atrial pacemaker lead, which is shown in the last line of FIG. 2a.

Entsprechend der zweiten Zeile der Fig. 2a nimmt die Vorhofschrittmacherrate beispielsweise von 60 Schlägen/min an der linken Seite der Figur bis zu 120 Schlägen/min an der rechten Seite der Figur zu. Beispielsweise sei angenommen, daß die Raten von 60 und 120 Schlägen/min die Mindestschrittmacherrate bzw. die Höchstschrittmacherrate des Impulsgenerators darstellen. Es versteht sich, daß die Mindestschrittmacherrate auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden kann, der sich im Oszillator 10 einprogrammieren läßt.According to the second row of Fig. 2a decreases the atrial pacing rate, for example, of 60 beats / min on the left side of the figure up to 120 beats / min at the right side of the figure to. For example, assume that the rates of 60 and 120 beats / min represent the minimum pacing rate and the maximum pacing rate of the pulse generator, respectively. It goes without saying that the minimum pacemaker rate can be set to any desired value that can be programmed into the oscillator 10 .

Die vier nächsten Zeilen des Diagramms nach Fig. 2a zeigen das Ansprechen der Zeitstufe 16 auf die vom Oszillator 10 erzeugten Triggerimpulse und die Bildung des Austastfensters an der ODER-Schaltung 32. Die monostabilen Kippschaltungen 26 und 28 werden mittels der vom Oszillator 10 erzeugten Triggerimpulse gesetzt, wodurch die Zeitintervalle vorgegeben werden, die in der dritten und der vierten Zeile veranschaulicht sind. Das Setzintervall des Monoflops 26 ist bei allen dargestellten Raten konstant, während das Setzintervall des Monoflops 28 kürzer wird, wenn die Schrittmacherrate ansteigt. Das konstante Setzintervall des Monoflops 30 ist in der fünften Zeile wiedergegeben. Das in der sechsten Zeile veranschaulichte Austastfenster entspricht der Zeitspanne zwischen dem Ende des Setzintervalls des Monoflops 26 und dem Anfang des Setzintervalls des Monoflops 30; es wird kürzer, wenn die Schrittmacherrate ansteigt.The next four lines of the diagram in FIG. 2a show the response of the time stage 16 to the trigger pulses generated by the oscillator 10 and the formation of the blanking window on the OR circuit 32 . The monostable multivibrators 26 and 28 are set by means of the trigger pulses generated by the oscillator 10 , as a result of which the time intervals which are illustrated in the third and fourth lines are predetermined. The set interval of the monoflop 26 is constant at all rates shown, while the set interval of the monoflop 28 becomes shorter as the pacemaker rate increases. The constant setting interval of the monoflop 30 is shown in the fifth line. The blanking window illustrated in the sixth line corresponds to the time period between the end of the setting interval of the monoflop 26 and the beginning of the setting interval of the monoflop 30 ; it gets shorter as the pacemaker rate increases.

Das Austastfenster soll etwas kürzer als das A/V-Intervall eines normalen Herzens sein, das beispielsweise im Bereich von 60 bis 120 Schlägen/min im A/V-Synchronismus schlägt. Bei einem normalen Herzen steigt das A/V-Intervall an, wenn die A/V-synchrone Herzrate zunimmt. Das Austastfenster ist infolgedessen so gewählt, daß es ein an das anfängliche Austasten des R-Wellen-Verstärkers 20 anschließendes Intervall umfaßt und bei 60 Schlägen/min 170 ms im Anschluß an den Vorhofschrittmacherimpuls andauert, während sich das Fensterintervall auf 120 ms bei 120 Schlägen/min verkürzt. Das Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 72 wird dem zweiten Monoflop 28 zugeführt, um dessen Periode zu verkürzen, wenn der Zählwert im Vor/Rückwärts- Zähler 64 größer wird.The blanking window is said to be somewhat shorter than the A / V interval of a normal heart, which beats in the range of 60 to 120 beats / min in A / V synchronism, for example. In a normal heart, the A / V interval increases as the A / V synchronous heart rate increases. The blanking window is therefore chosen to include an interval following the initial blanking of the R-wave amplifier 20 and to continue at 60 beats / min for 170 ms following the atrial pacing pulse, while the window interval is for 120 ms at 120 beats / min shortened. The output signal of the D / A converter 72 is supplied to the second monoflop 28 in order to shorten its period when the count value in the up / down counter 64 increases.

Wie aus Fig. 2a zu erkennen ist, wird der R-Wellen-Verstärker 20 im Austastfensterintervall und auch in dem Intervall entsperrt, das dem Ende des hochliegenden Zustands des Monoflops 30 folgt und bis zu der Erzeugung des nächsten Vorhofreizimpulses reicht. Auf diese Weise kann der R-Wellen-Verstärker 20 QRS-Komplexe ermitteln, die entweder zu früh auftreten, nachdem der Reizimpuls abgegeben ist, oder die vor der Abgabe des Reizimpulses erscheinen. Im erstgenannten Fall werden die Kammerdepolarisationen von den Vorhofdepolarisationen losgelöst; ihre Frequenz beginnt zu steigen, und es wird eine Rate erreicht, die größer als die voreingestellte Rate des Vorhofschrittmachergenerators ist. Im letztgenannten Fall kann es zu einer vorzeitigen Kammerkontraktion (PVC) kommen; dies bedeutet, daß die Vorhofschrittmacherrate auf einen Wert erhöht werden sollte, der die verfrühten Kammerkontraktionen unterdrückt.As can be seen from Fig. 2a, the R-wave amplifier 20 is unlocked in the blanking window interval and also in the interval which follows the end of the high state of the monoflop 30 and extends until the generation of the next atrial stimulation pulse. In this way, the R-wave amplifier 20 can detect QRS complexes that either appear too early after the stimulus pulse is delivered or that appear before the stimulus pulse is delivered. In the former case, the chamber depolarizations are detached from the atrial depolarizations; their rate begins to increase and a rate is reached that is greater than the preset rate of the atrial pacemaker generator. In the latter case, premature chamber contraction (PVC) can occur; this means that the atrial pacing rate should be increased to a level that suppresses premature ventricular contractions.

Die nächste Zeile der Fig. 2a zeigt den logischen Vor/ Rückwärts-Pegel, den die Wählschaltung 62 erzeugt. Ein hoher logischer Pegel des Signals auf dem Leiter 70 bewirkt, daß der Vor/Rückwärts-Zähler 64 seinen Zählwert erhöht, während ein niedriger logischer Pegel auf dem Leiter 70 den Zähler 64 veranlaßt, seinen Zählwert (in der im folgenden näher erläuterten Weise) zu verringern, bis wieder der Mindestzählwert erreicht ist. Die beiden folgenden Zeilen zeigen die an den Torschaltungen 40 und 44 erzeugten Signale. In den beiden anschließenden Zeilen sind die logischen Pegel der Minimum- und Maximumratensteuersignale des Dekoders 54 veranschaulicht. Ein hoher logischer Pegel am Minimum- oder Maximumausgang des Dekoders 54 sperrt die zugehörige UND-Schaltung 56 bzw. 40, während die betreffenden UND-Schaltungen mittels des niedrigen logischen Pegels entsperrt werden.The next line of FIG. 2a shows the logic forward / reverse level that the selector circuit 62 generates. A high logic level of the signal on conductor 70 causes the up / down counter 64 to increment its count, while a low logic level on conductor 70 causes the counter 64 to increase its count (in the manner discussed below) decrease until the minimum count is reached again. The following two lines show the signals generated at the gate circuits 40 and 44 . In the two subsequent lines, the logic levels of the minimum and maximum rate control signals of the decoder 54 are illustrated. A high logic level at the minimum or maximum output of decoder 54 blocks the associated AND circuit 56 or 40 , while the relevant AND circuits are unlocked by means of the low logic level.

Was nun die in Fig. 2a dargestellten Abläufe anbelangt, so hat zunächst auf der linken Seite die Vorhofschrittmacherrate ihren Minimalwert von 60 Schlägen/min, so daß der Minimalraten-Steuersignalpegel des Dekoders 54 hoch ist und die UND-Schaltung 56 gesperrt wird. Der logische Pegel des Vor/Rückwärts-Signals ist niedrig. Es sei angenommen, daß der Vor/Rückwärts-Zähler auf seinem niedrigsten Zählwert steht. Der Zählwert wird vom Dekoder 54 entschlüsselt und bestimmt über den D/A-Umsetzer 72 das Auslöseintervall der Zeitschaltung des Oszillators 10. Es wurde ein Vorhofschrittmacherreizimpuls erzeugt. Kurz danach erscheint innerhalb des Austastfensters eine losgelöste Kammerkontraktion, die sich durch den betreffenden QRS-Komplex bemerkbar macht. Der QRS-Komplex wird von dem R-Wellen-Verstärker 20 erfaßt. Über die Torschaltungen 40 und 44 geht ein entsprechendes Signal an den Vor/Rückwärts- Zähler 64. Das Taktsignal wird ferner dem Rückstelleingang des Zählers 48 zugeführt, wodurch der Zählwert auf den Anfangszählwert zurückgestellt wird. Die Wählschaltung 62 spricht auf den neuen Anfangszählwert im Zähler 48 durch Änderung des Zustands des logischen Vor/Rückwärts-Pegels auf dem Leiter 70 an. Der Dekoder 54 wird mit dem neuen Zählwert des Vor/Rückwärts-Zählers 64 angesteuert; er schaltet den logischen Pegel des Minimumratensteuersignals von hoch auf niedrig. Gleichzeitig spricht der D/A-Umsetzer 72 auf den entschlüsselten neuen Zählwert im Zähler 64 mit einer Verkürzung des Auslöseintervalls der Zeitschaltung im Oszillator 10 an. What now to the processes shown in Fig. 2a, so as initially to the left atrial pacing rate takes the minimum value of 60 beats / min so that the minimum rate control signal level of decoder 54 is high and the AND circuit is inhibited 56th The logic level of the forward / reverse signal is low. Assume that the up / down counter is at its lowest count. The count value is decrypted by the decoder 54 and, via the D / A converter 72, determines the triggering interval for the time switching of the oscillator 10 . An atrial pacing stimulus was generated. Shortly afterwards, a detached chamber contraction appears within the blanking window, which is noticeable through the relevant QRS complex. The QRS complex is detected by the R-wave amplifier 20 . A corresponding signal is sent to the up / down counter 64 via the gate circuits 40 and 44 . The clock signal is also applied to the reset input of counter 48 , thereby resetting the count to the initial count. Selector circuit 62 responds to the new initial count in counter 48 by changing the state of the logic forward / reverse level on conductor 70 . The decoder 54 is driven with the new count value of the up / down counter 64 ; it switches the logic level of the minimum rate control signal from high to low. At the same time, the D / A converter 72 responds to the decrypted new count value in the counter 64 by shortening the triggering interval of the time circuit in the oscillator 10 .

Der frühe QRS-Komplex bewirkt also, daß die Rate des Vorhofimpulsgenerators beispielsweise von 60 Schlägen/min auf 65 Schläge/min erhöht wird. Innerhalb des nächsten in Fig. 2a wiedergegebenen Intervalls wird der Vorhofschrittmacherreizimpuls erzeugt, und ein QRS-Komplex tritt innerhalb des normalerweise zu erwartenden A/V-Intervalls auf. Der QRS-Komplex erscheint also während eines hochliegenden Pegels außerhalb des Austastfensters und innerhalb der Periode des Zeitlogikpegels des Monoflops 30. Normalerweise verharrt, wenn keine weiteren frühzeitigen oder ektopischen Depolarisationen auftreten, die Schrittmacherrate für eine voreingestellte Anzahl von Ausgangsimpulsen bei dem Wert von 65 Schlägen/min, worauf sie in der weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 2b beschriebenen Weise auf den voreingestellten Mindestwert von 60 Schlägen/min zurückkehrt.The early QRS complex thus causes the rate of the atrial pulse generator to be increased, for example, from 60 beats / min to 65 beats / min. Within the next interval shown in Fig. 2a, the atrial pacing stimulus is generated and a QRS complex occurs within the normally expected A / V interval. The QRS complex thus appears during a high level outside the blanking window and within the period of the time logic level of the monoflop 30 . Typically, when there are no further premature or ectopic depolarizations, the pacing rate for a preset number of output pulses remains at 65 bpm, and then, in the manner described below with reference to Fig. 2b, drops to the preset minimum of 60 beats / min returns.

In dem nächsten in Fig. 2a wiedergegebenen Beispiel tritt jedoch eine vorzeitige Kammerkontaktion auf, was daraus folgt, daß der QRS-Komplex dem nächsten Vorhofreizimpuls vorausgeht. Weil der QRS-Komplex zu einem Zeitpunkt erscheint, zu dem der R-Wellen-Verstärker 20 entsperrt ist, spricht der R-Wellen-Verstärker 20 an; am Ausgang der ODER-Schaltung 44 wird ein weiteres Taktsignal erzeugt. In the next example shown in Fig. 2a, however, premature ventricular contact occurs, which follows that the QRS complex precedes the next atrial stimulus. Because the QRS complex appears at a time when the R-wave amplifier 20 is unlocked, the R-wave amplifier 20 responds; Another clock signal is generated at the output of the OR circuit 44 .

Dieses Taktsignal bewirkt eine Steigerung des Zählwerts im Vor/Rückwärtszähler 64 (weil das logische Vor/Rückwärts-Signal auf dem Leiter 70 hochliegt). Der erhöhte Zählwert im Vor/Rückwärts-Zähler 64 wird entschlüsselt und in ein Analogsignal umgesetzt. Er verkürzt das Auslöseintervall um einen vorbestimten Betrag, was zu einer neuen Vorhofschrittmacherrate von beispielsweise 70 Schlägen/min führt.This clock signal causes the count in the up / down counter 64 to increase (because the logic up / down signal on the conductor 70 is high). The increased count value in the up / down counter 64 is decrypted and converted into an analog signal. It shortens the trigger interval by a predetermined amount, which leads to a new atrial pacemaker rate of, for example, 70 beats / min.

Es sei angenommen, daß die verfrühten Kammerkontraktionen weiterhin auftreten, bis die Vorhofschrittmacherrate den Wert von 115 Schlägen/min erreicht hat, wie dies in Fig. 2a dargestellt ist. Die als nächstes auftretende vorzeitige Kammerkontraktion verursacht eine Erhöhung der Vorhofschrittmacherrate auf den Maximalwert von 120 Schlägen/min, worauf der Dekoder 54 das Maximalraten-Steuersignal (in Form eines hochliegenden logischen Pegels) abgibt. Dieses Signal geht über den Leiter 52 an die UND-Schaltung 40, die gesperrt wird, so daß über die UND-Schaltung 40 keine weiteren vom R-Wellen-Verstärker 20 angelieferten Signale mehr laufen können. Bei 120 Schlägen/min wird also auf den A/V-Synchronismus verzichtet, um die Schrittmacherrate auf einem sicheren Wert zu halten. Es versteht sich, daß der obere Ratengrenzwert von Zeit zu Zeit einprogrammiert werden kann, und zwar in Abhängigkeit von den Bedürfnissen des Patienten und der Fähigkeit des Herzens, bei höheren Raten zu arbeiten, die über oder unter dem Wert von 120 Schlägen/min liegen können. Es ist anzunehmen, daß nach einer Zeitspanne der physiologische Bedarf des Patienten abnimmt und der A/V-Synchronismus bei einer unter dem Höchstwert liegenden Rate wiederhergestellt wird.It is believed that the premature ventricular contractions continue to occur until the atrial pacing rate reaches 115 bpm, as shown in Fig. 2a. The next premature ventricular contraction causes the atrial pacing rate to increase to the maximum of 120 beats / min, whereupon the decoder 54 outputs the maximum rate control signal (in the form of a high logic level). This signal goes via the conductor 52 to the AND circuit 40 , which is blocked, so that no further signals supplied by the R-wave amplifier 20 can run via the AND circuit 40 . At 120 bpm, A / V synchronism is dispensed with to keep the pacemaker rate at a safe level. It will be appreciated that the upper rate limit may be programmed from time to time depending on the patient's needs and the ability of the heart to operate at higher rates which may be above or below 120 beats / min . It is believed that after a period of time the patient's physiological needs will decrease and A / V synchronism will be restored at a rate below the maximum.

Der vorstehend erläuterte Schrittmacher verhält sich wie ein Oszillator mit Phasenregelkreis, indem er den Vorhof durch Stimulation auf die gewünschte Phase bringt, wenn eine Kammeraktivität festgestellt wird, deren Raten die Rate des Vorhofimpulsgenerators übertrifft. Die verkürzten Auslöseintervalle der Kammerdepolarisationen, die in der ersten Zeile der Fig. 2a veranschaulicht sind, sind außer Phase mit den Vorhofschrittmacherimpuls-Auslöseintervallen; die Schaltungsanordnung stellt die Vorhofschrittmacherrate entsprechend ein.The pacemaker discussed above behaves like a phase locked loop oscillator by stimulating the atrium to the desired phase when ventricular activity is detected, the rates of which exceed the rate of the atrial pulse generator. The shortened ventricular depolarization trigger intervals illustrated in the first line of FIG. 2a are out of phase with the atrial pacing trigger intervals; the circuitry adjusts the atrial pacing rate accordingly.

In einer weiteren Betriebsart dient die vorliegende Schaltungsanordnung der Behandlung von Vorhoftachykardie. Zunächst seien eine stabile Herzrate von 80 Schlägen/min und eine Vorhofreizung mit der gleichen Rate angenommen. Wenn jetzt die Eigenrate des normalen Herzens auf 82 Schläge/min ansteigt, stellt die Schaltungsanordnung jeweils wieder die richtige Phasenbeziehung her, und sie stimuliert das Herz mit einer um eine Stufe höheren Frequenz von beispielsweise 85 Schlägen/min. Wenn die Herzrate auf 87 Schläge/ min übergeht, schaltet die Schaltungsanordnung auf 90 Schläge/min und wartet erneut. Die Schaltungsanordnung kommt also mit dem Herzen innerhalb eines Fortschaltzyklus in Phase; sie wartet dann, ob die Kammerrate ansteigt oder sinkt.The present one is used in another operating mode Circuitry for treatment of atrial tachycardia. First a stable heart rate of 80 beats / min and an atrial irritation with the same Rate accepted. If the intrinsic rate of the normal heart rises to 82 beats / min the circuit arrangement is correct again Phase relationship, and it stimulates the heart with a frequency one step higher, for example 85 beats / min. When the heart rate is 87 beats / min passes, the circuitry switches on 90 beats / min and waits again. The circuit arrangement thus comes with the heart within one index cycle in phase; she then waits for the chamber rate rises or falls.

Anders als der allmähliche Anstieg einer physiologischen Tachykardie erfolgt das Einsetzen einer pathologischen Tachykardie plötzlich. So sei angenommen, daß die Herzrate 70 Schläge/min beträgt und daß die Frequenz des Herzens plötzlich auf 120 Schläge/min ansteigt. Die Differenz beträgt also 50 Schläge/min. Der VSAP-Schrittmacher würde jetzt zehn aufeinanderfolgende Schritte benötigen, um in Phase zu kommen, da bei einem Schritt nur ein Bereich erzielt werden kann, der beispielsweise einem Ratenanstieg von 5 Schlägen/min entspricht. Wenn sich eine derartige, plötzliche Tachykardie ausbildet, setzt die Schaltungsanordnung eine Stimulation mit steigender Rate fort, da sie grundsätzlich nicht gesperrt werden kann. Die Reize treffen das Herz in verschiedenen Kopplungsintervallen; sie können dadurch die Tachykardie unterbrechen.Different from the gradual increase in a physiological Tachycardia is the onset of a pathological Tachycardia suddenly. So suppose that the heart rate is 70 beats / min and that the frequency of the heart suddenly increases to 120 beats / min. The difference is therefore 50 beats / min. The VSAP pacemaker would now be ten consecutive Need steps to get in phase because only one area can be achieved in one step can, for example, a rate increase of Corresponds to 5 beats / min. If such a forms sudden tachycardia, the circuitry continues a stimulation with increasing rate as they are not blocked in principle can. The stimuli hit the heart in different ways Coupling intervals; this can cause tachycardia interrupt.

Die Anzahl der Schritte, die nacheinander durchgeführt werden müssen, um wieder in Phase zu kommen, kann die Information bezüglich der Tachykardiefrequenz liefern. Der Umstand, daß aufeinanderfolgende Schritte benötigt werden, bedeutet unabhängig von der im Einzelfall vorliegenden Frequenz, daß es sich um eine pathologische Tachykardie handelt.The number of steps that are performed sequentially to get back in phase can provide information regarding the tachycardia rate deliver. The fact that successive Steps needed are independent of the frequency present in the individual case, that it is a pathological tachycardia.

Die Art und Weise, wie die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 die Herabsetzung der Vorhofschrittmacherrate auf den Minimalwert oder die voreingestellte Rate bewirkt, ergibt sich aus Fig. 2b. In Fig. 2b ist angenommen, daß die Vorhofschrittmacherrate in der anhand der Fig. 2a erläuterten Weise z. B. auf einen Wert von 70 Schlägen/min erhöht wurde. Jeder vom Oszillator 10 erzeugte Triggerimpuls wird mittels des Zählers 48 gezählt. Solange der Zähler 48 nicht mittels eines auf eine erfaßte R-Welle zurückgehenden Taktsignals zurückgestellt wird, steigt der Zählwert im Zähler 48 an, bis er einen vorbestimmten Zählwert (im gezeigten Beispiel den Wert 3) erreicht. Jetzt erzeugt die Wählschaltung 62 ein Signal, das über den Leiter 60 an den anderen Eingang der UND- Schaltung 56 angelegt wird. Diese gibt das Signal über die ODER-Schaltung 44 an den Vor/Rückwärts-Zähler 64 weiter. Das Taktsignal wird über den Leiter 46 zurück zum Rückstelleingang des Zählers 48 gegeben, um den ursprünglichen Zählwert wiederherzustellen. Gleichzeitig wird das Taktsignal an den Vor/ Rückwärts-Zähler 64 angelegt, der daraufhin seinen Zählwert um eine vorbestimmte Zahl herabsetzt. Der Vor/Rückwärts-Zähler 64 zählt rückwärts, weil der Pegel des logischen Vor/Rückwärts-Signals niedrigliegt. Der neue im Vor/Rückwärts-Zähler 64 stehende Zählwert wird entschlüsselt und in einen Analogwert umgesetzt, wodurch das Auslöseintervall der Zeitschaltung des Oszillators 10 verlängert wird. Die resultierende Rate des Vorhofimpulsgenerators beträgt jetzt im dargestellten Ausführungsbeispiel 65 Schläge/min. Die gleiche Folge von Ereignissen wiederholt sich in Abwesenheit von losgelösten oder ektopischen QRS- Komplexen oder Tachykardieepisoden während eines weiteren vorbestimmten Intervalls, was wiederum zur Herabsetzung des Zählwertes führt, der im Vor/Rückwärts- Zähler 64 eingespeichert ist. Wenn dieser Zählwert den Wert erreicht, der der Minimalrate oder dem voreingestellten Schrittmacherauslöseintervall entspricht, gibt der Dekoder 54 ein Minimum-Signal mit hochliegendem logischen Pegel ab. Dieses Signal sperrt dann die UND-Schaltung 56; die Erzeugung von weiteren Taktsignalen wird verhindert, wenn der Zählwert im Zähler 48 die vorbestimmte Zahl erreicht. Der Impulsgenerator bleibt bei der Minimalrate, solange der A/V-Synchronismus aufrechterhalten ist.The manner in which the circuit arrangement according to FIG. 1 brings about the reduction of the atrial pacemaker rate to the minimum value or the preset rate results from FIG. 2b. In Fig. 2b it is assumed that the atrial pacemaker rate in the manner explained with reference to Fig. 2a z. B. was increased to a value of 70 beats / min. Each trigger pulse generated by the oscillator 10 is counted by means of the counter 48 . As long as the counter 48 is not reset by means of a clock signal based on a detected R-wave, the count value in the counter 48 increases until it reaches a predetermined count value (3 in the example shown). Now the selector circuit 62 generates a signal which is applied to the other input of the AND circuit 56 via the conductor 60 . This forwards the signal via the OR circuit 44 to the up / down counter 64 . The clock signal is returned via conductor 46 to the reset input of counter 48 to restore the original count. At the same time, the clock signal is applied to the up / down counter 64 , which then decreases its count value by a predetermined number. The up / down counter 64 counts down because the level of the logic up / down signal is low. The new count value in the up / down counter 64 is decrypted and converted into an analog value, as a result of which the trigger interval for the timing circuit of the oscillator 10 is extended. The resulting rate of the atrial pulse generator is now 65 beats / min in the exemplary embodiment shown. The same sequence of events is repeated in the absence of detached or ectopic QRS complexes or tachycardia episodes during another predetermined interval, which in turn leads to a decrease in the count value stored in the up / down counter 64 . When this count reaches the value that corresponds to the minimum rate or the preset pacing trigger interval, decoder 54 outputs a minimum signal with a high logic level. This signal then blocks the AND circuit 56 ; the generation of further clock signals is prevented when the count value in the counter 48 reaches the predetermined number. The pulse generator remains at the minimum rate as long as A / V synchronism is maintained.

Wenn im Tachykardiebehandlungsbetrieb die Tachykardie unterbrochen wird, geht die Schaltungsanordnung sofort in Phase mit dem Herzen; es kommt zu keiner weiteren Ratensteigerung. Die Schaltungsanordnung stimuliert das Herz jedoch noch immer mit der Frequenz, mit welcher die Tachykardie unterbrochen werden konnte. Die Vorhofreizung mit erhöhter Frequenz stellt ein wertvolles therapeutisches Werkzeug bei der posttachykardialen Stabilisierung des Rhythmus dar. Wenn dann die Schaltungsanordnung die Vorhofschrittmacherrate in der anhand der Fig. 2b erläuterten Weise allmählich absenkt, kann sich das Herz auf die anfängliche niedrigere Rate langsam stabilisieren. If the tachycardia is interrupted in the tachycardia treatment mode, the circuit arrangement immediately goes into phase with the heart; there is no further rate increase. However, the circuitry still paces the heart at the rate at which the tachycardia could be interrupted. The atrial stimulation with increased frequency represents a valuable therapeutic tool in the post-tachycardial stabilization of the rhythm. If the circuit arrangement then gradually lowers the atrial pacemaker rate in the manner explained with reference to FIG. 2 b, the heart can slowly stabilize at the initially lower rate.

Die verschiedenen Raten und Intervalle, die vorstehend angegeben sind, um die Grundlagen der Erfindung zu erläutern, lassen sich nach Wunsch ändern. Beispielsweise kann die Wählschaltung 62 so programmiert werden, daß sie auf einen beliebigen vorbestimmten Zählwert im Zähler 48 anspricht. Des weiteren können der Dekoder 54 und der D/A-Umsetzer 72 so ausgelegt werden, daß sie den Zählwert im Vor/Rückwärts-Zähler 64 in eine beliebige vorbestimmte Änderung des Auslöseintervalls der Zeitschaltung des Oszillators 10 umsetzen. Die für die monostabilden Kippschaltungen 26, 28 und 30 gewählten Intervalle lassen sich gleichfalls nach Wunsch einstellen. Obwohl im Rahmen der Erläuterung der Erfindung für die Angabe der Intervalle und der Zählwerte Dezimalzahlen verwendet sind, versteht es sich, daß die erläuterte Schaltungsanordnung in Form einer digitalen logischen Schaltungsanordnung ausgeführt werden kann, was die Verwendung von binären Zählsystemen erforderlich macht. Dies kann zu Schrittmacherraten und Intervallen führen, die nicht exakt mit den in Beispielen genannten numerischen Werten übereinstimmen. Als Zähler, Wählschaltung, Dekoder, D/A-Umsetzer und Oszillator eignen sich bekannte digitale Speicher- und Logikschaltungen. The various rates and intervals given above to explain the principles of the invention can be changed as desired. For example, the selector circuit 62 can be programmed to respond to any predetermined count in the counter 48 . Furthermore, the decoder 54 and the D / A converter 72 can be designed to convert the count value in the up / down counter 64 into any predetermined change in the trigger interval of the timing circuit of the oscillator 10 . The intervals selected for the monostable multivibrators 26 , 28 and 30 can also be set as desired. Although decimal numbers are used in the explanation of the invention for the specification of the intervals and the count values, it goes without saying that the circuit arrangement explained can be implemented in the form of a digital logic circuit arrangement, which necessitates the use of binary counting systems. This can lead to pacemaker rates and intervals that do not exactly match the numerical values given in the examples. Known digital memory and logic circuits are suitable as counters, selector circuits, decoders, D / A converters and oscillators.

Der veranschaulichte und oben beschriebene kammersynchronisierte Vorhofschrittmacher (VSAP-Schrittmacher) erlaubt es, in vorteilhafter Weise den A/V-Schrittmachersynchronismus innerhalb eines weiten Bereiches von Vorhofschrittmacherraten aufrechtzuerhalten oder herzustellen. Die Vorhofschrittmacherrate kann erhöht oder vermindert werden, wie dies die ermittelte Kammerrate angibt. Die veranschaulichte Schaltungsanordnung läßt sich in ein Schrittmachersystem jedes beliebigen, oben genannten Typs integrieren. Die Einfachheit der Schaltungsanordnung gestattet ihre Verwendung im Rahmen von vollprogrammmierbaren Zweifachbedarfsschrittmachern, die bereits über Vorhof- und Kammerleitungsverbindungen, den Vorhofoszillator und die Vorhofausgangsstufe sowie den R-Wellen- Verstärker verfügen.The chamber synchronized illustrated and described above Atrial pacemaker (VSAP pacemaker) allowed it, advantageously A / V pacemaker synchronism within a wide range of atrial pacing rates maintain or manufacture. The atrial pacing rate can be increased or decreased as indicated by the determined chamber rate. The illustrated circuit arrangement can be found in a pacemaker system of any of the above Integrate type. The simplicity of the circuit arrangement allows their use in the context of fully programmable Dual pacemakers that already via atrial and ventricular line connections, the atrial oscillator and the atrial output stage as well as the R-wave Amplifier.

Claims

1. Synchronous pacemaker with an atrial pacemaker pulse generator ( 10, 12 ) for generating stimulation pulses that can be applied to the atrium of atrial pacemaker rate, with a detection device ( 20 ) for detecting ventricular cardiac depolarizations and with a timer device ( 16, 24 ) for setting of the time interval between atrial pacemaker pulses and ventricular depolarizations, characterized in that the timing device ( 16, 24 ) is designed such that it generates a control signal when ventricular depolarizations occur unsynchronized with atrial pacemaker pulses, and that an atrial pacemaker rate setting device ( 24 ) which is acted on by the control signal is provided which, depending on the control signal, adjusts the atrial pacing rate towards restoring synchronism between the atrial pacing pulses and the chamber depolarizations.

2. Cardiac pacemaker according to claim 1, characterized in that the detection device has a chamber measuring amplifier ( 20 ), which can be connected to the cardiac chamber for the purpose of receiving electrical signals occurring in the chamber, first input, an amplifier for amplifying and shaping detected electrical signals and for generating an output signal and is provided with a second input which is responsive to the timer means ( 16, 24 ) to block the generation of the output signal when the chamber depolarizations occur in synchronism with atrial pacing pulses.

3. Pacemaker according to claim 2, characterized in that the timer device ( 16, 24 ) has a blanking window signal generator ( 16 ), by means of which, depending on the generation of an atrial stimulation pulse, a first blanking signal for a first predetermined interval in order to prevent the response of the chamber amplifier ( 20 ) on the generated atrial stimulation pulse and a second blanking signal during a subsequent interval in order to prevent the response of the measuring amplifier to chamber depolarizations triggered by the preceding atrial stimulation pulse, and in that a device ( 18 ) for applying the first and second blanking signals to the second input of the Chamber measuring amplifier ( 20 ) is provided.

4. pacemaker according to claim 3, characterized in that the blanking window signal generator ( 16 ) means ( 28 ) by means of which the first and second intervals can be separated by means of a third interval due to the generation of the atrial stimulus pulses, that representative of a physiological atrium / Chamber delay interval, and has a means responsive to the atrial pacing rate for setting the third interval in accordance with the atrial pacing rate.

5. A pacemaker according to claim 4, characterized in that the blanking window signal generator is a first monoflop ( 26 ) which can be set by the generation of the atrial stimulus pulse for the first interval, and a second monoflop ( 28 ) which is set by the generation of the atrial stimulus pulse for the third interval with the resetting of the second monoflop ( 28 ) for the second interval settable third monoflop ( 30 ) and a gate circuit ( 32 ) for coupling the setting states of the first and the third monoflop to the second input of the chamber measuring amplifier ( 20 ).

6. A pacemaker according to one of the preceding claims, characterized in that the atrial pacemaker rate setting device ( 24 ) has a rate counter ( 64 ) for storing a rate count and that the atrial pacemaker pulse generator ( 10, 12 ) is stored on the in the rate counter ( 64 ) Rate counter appropriately dictates the atrial pacing rate.

6. A pacemaker according to claim 6, characterized in that the atrial pacemaker rate adjusting device ( 24 ) has a device ( 48, 62 ) for increasing the atrial pacemaker rate on the basis of a clock signal.

8. A pacemaker according to claim 7, characterized in that the means for increasing the atrial pacemaker rate is provided with a first counting means ( 48, 62 ) responsive to a clock signal for generating an up-count signal and that the rate counter 64 indicates the clock signal and the up-count signal Rate count can be brought to a higher count for the purpose of specifying a higher atrial pacemaker rate.

9. A pacemaker according to claim 8, characterized in that the atrial pacemaker rate setting device ( 24 ) has a device for reducing an increased atrial pacemaker rate, wherein the first counting device ( 48, 62 ) on the generation of an atrial pacemaker pulse with the counting of the number of generated between clock signals Responsive to atrial pacemaker pulses, the first counter ( 48, 62 ) responds to the clock signal with the reset of the count, and the first counter has a selector ( 62 ) that responds to a predetermined count in the first counter by generating a countdown signal while the rate counter ( 64 ) is responsive to the clock signal and the countdown signal by decreasing the rate count from a higher count to a lower count using a lower atrial pacing rate.

10. A pacemaker according to claim 9, characterized in that the selection device ( 62 ) responds to the predetermined count of the first counting device ( 48, 62 ) by generating an output signal and a logic stage ( 40, 44, 56 ) responsive to the output signal for generating a clock signal is provided, the first counter responding to the clock signal by resetting the count in the first counter to its initial count.

11. A pacemaker according to claim 6 or 10, characterized in that the rate counter ( 64 ) is assigned a decoder 54 responsive to the rate count, which generates maximum and minimum rate control signals when the rate count reaches counts representing maximum and minimum atrial pacemaker rates .

12. Pacemaker according to claim 11, characterized in that the logic stage ( 40, 44, 56 ) responds to the maximum and minimum rate control signals for the purpose of blocking the generation of clock signals in dependence on the chamber measuring amplifier ( 20 ) or the selector circuit ( 62 ) .